Monitorando a temperatura do CPD com Digitemp
Em CPD's com muitos servidores existe a necessidade de constante refrigeração da sala de equipamentos, visto que eles produzem grande quantidade de calor.
Como qualquer outro equipamento, o sistema de refrigeração também podem apresentar problemas, deixando de refrigerar a sala de servidores, o que pode ocasionar o superaquecimento dos mesmos levando-os a falhar e deixar de prestar os serviços de um CPD.
Para estes casos é necessário estar prevenido com, no mínimo, um sistema de controle de temperatura da sala, para que sejam tomadas as providências antes do superaquecimento. Com um sistema de controle também é possível fazer o levantamento estatístico e histórico das falhas de refrigeração, para verificar se é necessário melhorias ou exigir da empresa terceirizada melhor qualidade no serviço de refrigeração.
Em tempos de recessão, programas de redução de custos, e demora na compra de equipamentos novos, fica inviável solicitar à empresa a compra de um sistema monitor de temperatura de ambientes. Nestas horas é necessário se utilizar da criatividade e procurar soluções alternativas.
Nestas condições a Internet é a nossa principal fonte de informação e pesquisa, e o Software Livre a solução para a maioria dos problemas envolvendo custos.
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Muitos sites dão informações completas de como construir um sistema de monitoramento de temperatura baseado no sensor Dallas DS18S20 e um software chamado DIGITEMP, e tentarei aqui reproduzir algumas destas informações e instruções de como montar este sistema.
O DIGITEMP é um software desenvolvido para Linux que se comunica com o sensor de temperatura Dallas DS18S20 através da porta serial do computador. Para fazer esta comunicação, é necessário uma interface, que pode ser construída com poucos componentes.
Construindo o sensor
Existem vários modos de construir a interface, variando de acordo com a distância do cabo e a forma de energizar o circuito. A forma mais simples é o modo parasita, em que a energização do componente se dá através da linha de dados da porta serial.
Para construir a interface serial são necessários os seguintes componentes:
| A | 1 Conector DB9 fêmea com capa |
| B | 1 Placa fenolite de tamanho suficiente para acoplar na capa do conector DB9 |
| C | 1 Conector RCA macho |
| D | 1 Conector RCA fêmea |
| E | 1 Resistor 1K5 – 1/4W |
| F | 1 Sensor Dallas DS18S20 |
| G | 1 Diodo Zener 3V9 – 1/4W |
| H | 1 Diodo Zener 6V2 – 1/4W |
| I | 2 Diodos 1N5819 – 1/4W de alta velocidade |
Para o cabo foi utilizado um cabo telefônico comun de duas vias.
Os componentes devem ser montados conforme o esquema abaixo:
No modo parasita, é necessário unir os pinos GND e Vdd. Os números no lado da porta serial representam os pinos do conector DB9.
É possível utilizar vários sensores em paralelo, pois cada componente utiliza um identificador único de 64bits, formando um barramento chamada 1-Wire Bus. O esquema abaixo representa vários sensores ligados em paralelo:
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Antes de soldar os componentes na placa, é interessante montá-los em uma protoboard:
Para montar os componentes na placa, peguei a dica no site Pontas da Madrugada. O desenho na placa de fenolite ficou assim:
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Após soldar os componentes na placa e encaixá-lo no conector DB9, o resultado ficou assim:
A solda não ficou esteticamente perfeita, mas o mais importante é não ter nenhum curto-circuito e nenhuma solda fria. O conector RCA fêmea teve que ser reduzido para caber na capa do DB9. A parte externa do conector RCA ficou como GND, e a parte interna, os dados.
O sensor foi soldado em uma extremidade do cabo, e na outra, o conector RCA macho:
O resultado final ficou assim:
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Software para comunicação com o sensor
O Digitemp pode ser baixado do site http://www.digitemp.com ou do repositório oficial da distribuição. No debian pode ser baixado com o comando:
#apt-get install digitemp
O próximo passo é criar o arquivo de configuração com o identificador do sensor:
#digitemp_ds9097 -s /dev/ttyUSB0 -i DigiTemp v3.5.0 Copyright 1996-2007 by Brian C. Lane GNU Public License v2.0 - http://www.digitemp.com Turning off all DS2409 Couplers . Searching the 1-Wire LAN 10F2EFF0010800FE : DS1820/DS18S20/DS1920 Temperature Sensor ROM #0 : 10F2EFF0010800FE Wrote .digitemprc
Para obter a temperatura do sensor usa-se o comando:
#digitemp_ds9097 -t0 -c .digitemprc DigiTemp v3.5.0 Copyright 1996-2007 by Brian C. Lane GNU Public License v2.0 - http://www.digitemp.com Apr 27 22:33:02 Sensor 0 C: 24.25 F: 75.65
Traçando gráficos de acompanhamento
O pacote do Digitemp fornece alguns scripts para gerar gráficos armazenados em um banco de dados RRD. Utilizando vários sensores pode-se conseguir um resultado como este:
Note que no gráfico os valores estão em Fahrenheit (F), mas pode-se configurar o Digitemp para exibir em Celcius (C).
O Nagios possui alguns plugins para o monitoramento de temperatura, como o check_temperature e o check_digitemp.
Dificuldades e problemas
Para desenvolver este projeto encontrei algumas dificuldades. A primeira delas foi encontrar o sensor Dallas DS18S20 em lojas de eletrônica. As principais lojas em Porto Alegre (Severo Roth, RF, etc) nem sequer tinham este componente no cadastro, ou seja, nunca foi vendido por eles.
Segui a dica de um colega de trabalho (obrigado Ronaldo!) e entrei no site do fabricante Maxim (http://www.maxim-ic.com/) e solicite algumas amostras. Recebi-as em 30 dias. Obrigado Maxim!
Importante: Todos os sites indicavam o sensor DS1820, mas segundo a Maxim ele foi substituido pelo DS18S20, e o que eu recebi foi o DS18S20+, que funcionou perfeitamente.
A segunda e maior dificuldade foi: O sistema não funcionou no primeiro teste. Nenhuma mensagem de erro era apresentado. Simplesmente o sensor não era lido. Tira componente, testa componente, baixa código fonte, compila código fonte… Muitos sites na internet informam que os notebooks não fornecem a carga necessária de energia na serial para alimentar o sensor, e quase nenhum informa sobre o funcionamento com um adaptador USB-Serial que, no meu caso, tive que utilizar, pois o notebook não tem porta serial. Testei inclusive com uma placa ExpressCard RS232. Nada funcionava. Verifiquei que existem outras formas de construir a interface serial, com componentes extras para gerar alimentação para o circuito, mas não os construí, pois não tinha nenhum desses outros componentes.
Por sorte, testando os componentes na protoboard tive uma surpresa. Notei que quando o pino RXD era plugado na protoboard uns 2 segundo após rodar o programa digitemp, ele conseguia ler os dados. Ótimo sinal!
Após verificar o código-fonte, e incluir uma porção de mensagens de debug, notei que o problema acontecia na inicialização da porta serial, talvez por eu estar utilizando um adaptador USB-Serial.
Procurando novamente por uma solução, encontrei no site http://www.felskowski.pl/ uma correção para um problema de inicialização da porta serial. Testei-o e funcionou. O patch de correção é o seguinte:
--- digitemp-3.6.0.old/userial/ds9097/linuxses.c 2007-06-07 23:25:58.000000000 +0200
+++ digitemp-3.6.0/userial/ds9097/linuxses.c 2009-12-24 04:27:25.000000000 +0100
@@ -55,7 +55,7 @@
SMALLINT owAcquire(int portnum, char *port_zstr)
{
/* Open the serial port */
- if ((fd[portnum] = open(port_zstr, O_RDWR)) == -1)
+ if ((fd[portnum] = open(port_zstr, O_RDWR|O_NONBLOCK)) == -1)
{
OWERROR(OWERROR_GET_SYSTEM_RESOURCE_FAILED);
perror("owAcquire: failed to open device");
A diretiva 0_NONBLOCK instrui o programa para não ler absolutamente nada da porta serial após abrí-la, como teste de abertura.
Informações extras
Como informado antes, utilizei um adaptador USB-Serial PL2303 e um cartão ExpressCard RS232 também por coincidência PL2303. Ambos forneciam a porta /dev/ttyUSB0.
Referências
Muitas sites foram consultados para este projeto. Relaciono-os abaixo:
- Digitemp. http://www.digitemp.com
- FELSKOWSKI.PL. http://www.felskowski.pl/
- Maxim IC. http://www.maxim-ic.com/
- Pontas da madrugada. http://pontasdamadrugada.blogspot.com/2009/06/monitorando-temperatura-externa.html
- Informationen zu den Themen der Elektrischen Messtechnik und des Qualitätsmanagements. DS18S20 Temperature Sensor. http://public.rz.fh-wolfenbuettel.de/~hamannm/general/digitemp.html
- Temperaturmessung mit Linux. http://lena.franken.de/hardware/temperaturmessung.html
- MartyBugs.net – Serial Port Temperature Sensors. http://martybugs.net/electronics/tempsensor/
- Monitor temperatures with Linux, Nagios, and DS1820. http://www.hoppie.nl/tempsens/
Formado em Ciência da Computação pelo UNILASALLE em 2006 e técnico em processamento de dados no segundo grau. Usuário de Linux desde 1996 (Conectiva Marumbi). Interessado em computadores, PalmOS, tecnologia e Linux. Iniciou na informática com um MSX Expert, pulando para um PC 486 e sucessivos upgrades. Trabalha atualmente como programador, técnico de suporte e administrador de servidores.
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